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提供了脊髓再生的模型:科学家们正在一项跨学科的研究项目下工作,以发现这种修复能力背后的机制
2020年12月01日    阅读量:1104    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

具有独特的超能力-它们可以使脊髓再生并恢复全部功能。科学家们正在一项跨学科的研究项目下工作,以发现这种修复能力背后的机制。


提供了脊髓再生的模型:科学家们正在一项跨学科的研究项目下工作,以发现这种修复能力背后的机制 中国机械网,okmao.com


EPFL生物机器人实验室负责人Auke Ijspeert说:“ Sa是独特的,因为它们是能够使脊髓完全再生的仅有的四足动物之一中国机械网okmao.com。” 受伤后,这些两栖动物能够“神奇地”重新生长脊髓并恢复运动。


由艾斯佩尔特(Ijspeert)领导的一组科学家,以及瑞典卡罗林斯卡研究所(Karolinska Institute)的教授安德拉斯·西蒙(AndrásSimon)和加拿大舍布鲁克大学电机控制实验室的助理教授迪米特里·里奇科(Dimitri Ryczko),正在研究该过程如何通过一个该项目刚刚获得了欧洲研究理事会的协同资助。


破译神经机制


科学家计划将基因组学,神经科学,计算机建模和生物机器人学方法相结合,以破解神经机制。支撑脊髓再生。Ryczko说:“ sal的神经系统具有与哺乳动物相同的功能元件,但结构相对简单。” “这使sal鱼成为研究脊椎动物运动控制网络的理想动物。”


他们的研究还旨在更好地了解运动过程中中枢神经系统和外周神经系统如何相互作用。艾斯佩特说:“脊髓是中枢神经系统的一部分,是运动的控制室。” 科学家已经观察到孤立脊髓中的神经网络如何自行振荡,并提供正确的运动指令。“


这令人惊讶,因为这意味着脊髓自动知道应该向肌肉发送哪些信号来调节肌肉的运动,而无需来自身体其他部位的输入。” 但是在控制室中脊髓并不孤单。周围的神经系统也在那里,将有关人体周围环境的感觉信息传递到中枢神经系统,并参与运动控制。

 

跨学科研究的好处


为了检验他们的假设,科学家们将结合他们在各自领域的专业知识。Ryczko将利用他对运动控制的生物学机制的知识来研究神经网络的结构。他将使用光遗传学方法(该方法包括使神经元对光更敏感,然后刺激特定类型的神经细胞)来测量脊髓损伤前后的神经元活动。神经再生专家西蒙(Simon)描述了genome的基因组。他将为Ryczko的工作提供所需的光遗传学工具,并研究再生神经网络的分子特性。


最后,Ijspeert和他的团队将开发神经网络的计算机模型,并提供生物机器人专业知识,以便不仅可以通过仿真来测试模型,还可以在Pleurobot机器人sal上使用增强版。Ijspeert说:“我们将为机器人创建一种触觉皮肤。” “由于很难对sal的身体与周围环境(沙,水,泥等)的相互作用进行建模,我们将用机器人复制它们。这将向我们展示动物周围环境如何影响其运动并提供对动物活动的宝贵见解。身体与神经系统的相互作用。”


缩小差距


西蒙补充道:“蝾螈是具有四足动物的两个运动电路和再生能力的神经元的唯一脊椎动物的进化地位。蝾螈让我们弥合再生,但无腿的脊椎动物,如鱼制成发现一个独特的机会,和非再生的陆生哺乳动物。”


尽管该项目主要侧重于基础研究,但Ijspeert仍然看到了其领域的潜在应用。他说:“我们希望有一天,鲁棒性机制和再生的概念可以转移到机器人技术上,以便工程师可以制造容错机器,即使其电子和机械硬件受到损坏,它们也可以继续工作。”


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